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VIROLOGIA GENERALE unipi, Appunti di Virologia

Appunti di Virologia Generale unipi

Tipologia: Appunti

2017/2018

Caricato il 06/02/2018

ilaria-cavallo-1
ilaria-cavallo-1 🇮🇹

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VIRUS
- no replicazione autonoma, ma serve una cellula particelle nate da replicazione: virioni
- 1 solo acido nucleico: piccolo e compatto perché la replicazione deve essere veloce dna o rna circolare a doppio
filamento 3-4 ordini di grandezza inferiore di 6milioni di paia di basi (mammiferi) e inoltre pochi geni che codificano
per diverse proteine, a seconda dello splicing chela seq di ac nucl subisce abbiamo una o l’altra proteina; poi non hanno
introni cioe sequenze non codificanti e le proteine sono polifunzionali, cioè una adempie a più funzioni, inoltre
codificano da entrambe le catene, non importa che sia a polarità + o – anche perche oltre a tradurre il patrimonio
genetico questo va copiato molte volte nell ospite
- no enzimi per energia metabolismo inesistente, solo alcuni per replicazione
- no sistema di sintesi proteica
- d: 10-400 nm
Da est a interno hanno:
- core= acido nucleico + proteine per compattarlo e stabilizzarlo
- capside= formato da capsomeri= proteine= libera il dna quando contatto cellula
-involucro esterno= 2xfosfolipidico solo in virus rivestiti
- recettore virale/antirecettore= su capside o inv est in base a virus= chiave specifica per c= glicoproteina
-matrice= fitta trama di proteine per funzione meccanica e di difesa virus rivestiti entrano in cellula per fusione, poiché
pr di matrice con funzione meccanica tirano cellula a se e rilasciati dalla cellula senza che questa (esocitosi, in
particolare gemmazione) quindi più persistenti, ma più labili a detergenti ecc per inv est e possono dare anche infezioni
sistemiche; virus nudi entrano per endocitosi, ma escono per lisi cellula che muore più resistenti ma non persistenti.
Nella maggior parte dei casi danno infezioni locali.
- forma icosaedrica: perché più simile a sfera che è quella in cui c’è maggior densità con minor spazio occupato, ma
sarebbe difficile da fare ha 20 facce di triangoli fatti da proteine uguali i cui vertici sono collegati da proteine diverse
dalle prime; forma elicoidale: genoma arrotolato a spirale su cui si inseriscono vari capsomeri
CLASSIFICAZIONE
-viridae indica la famiglia; -virinae indica la sottofamiglia
Il nome da: particolare proprietà, alterazioni cellulari che subiscono le cellule ospite (virus sinciziale respiratorio
formazione sincizi), sito di isolamento (virus intestinale).
Questo però confonde perché ad es. herpes virus e epatite virus sono tanti e diversi tra loro.
CICLO REPLICATIVO (6/7 tappe)
Fase precoce
- assorbimento: N.B. se il virus è rivestito quasi sempre in questa fase perde inv est attacco del recettore virale ad una
specifica glicoproteina cellulare, usata questa perché il sist imm riconosce difficilmente proteine glicosilate: strategia
del virus. Si ha selettività, perché ogni virus ha un proprio recettore, cioè di solito infetta un particolare tipo di cellula,
ma a volte lo stesso virus ha più cellule bersaglio (es. herpes virus hanno 5 recettori) e a volte la stessa cellula è
infettata da più virus. Inoltre un altro meccanismo di difesa del virus è dato dal fatto che la serratura presente nell ospite
sia usata anche per altri scopi, ad es HIV usa CD4 che serve a lifociti T helper di essere riconosciuti e svolgere propria
funzione; oppure quello di avere la chiave in invaginazioni profonde (canyon) e scorrono per adesine su cellula che poi
si incunea quando incontra il recettore; oppure HIV che ha due proteine: una che fonde le due membrane e una che è la
vera e propria chiave che viene tirata fuori solo nel momento opportuno; oppure si modifica il guscio esterno del
recettore. Tra queste serrature abbiamo Ig, recettori associati alla membrana, canali e trasportatori trans membrana.
Però la fase di assorbimento è fondamentale immunologicamebte perché si può intervenire con anticopri neutralizzanti
che oltre a indurre risposta immunitaria neutralizzano il virus.
-penetrazione: 1)virus con involucro: per fusione: i due recettori interagiscono (inv est e m plasm) e la proteina si
ripiega per avvicinare due cellule e fondersi subito; 2)virus nudi: legame col recettore, invaginazione membrana,
formazione vescicola che poi va in citoplasma; 3)meccanismi intermedi: virus influenzali (rivestito) fa prima
endocitosi e poi fusione con la membrana della vescicola endocitotica; inoltre prima di interagire con la serratura,
questa deve esser tagliata da un’altra particella virale.
L’unico caso in cui non si ha riconoscimento recettori è fagocitosi del virus che è eliminato e non infetta.
-replicazione: di solito i virus a DNA replicano nel nucleo e quelli a RNA in citoplasma, ma ci sono alcune eccezioni,
come il virus influenzale che pur essendo a RNA replica nel nucleo, oppure il virus dell’HIV che durante la
replicazione trasforma RNA in DNA nel citolplasma e poi viene trasportato a livello nucleare.
1)espressione dei geni non casuale ne contestuale per tutti i geni, infatti vi è una cadenza temporale specifica e in questa
fase delle proteine regolatorie prodotte nelle prime fasi del ciclo bloccano i sistemi di difesa cellulare; 2) fase
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VIRUS

  • no replicazione autonoma, ma serve una cellula particelle nate da replicazione: virioni
  • 1 solo acido nucleico: piccolo e compatto perché la replicazione deve essere veloce dna o rna circolare a doppio filamento 3-4 ordini di grandezza inferiore di 6milioni di paia di basi (mammiferi) e inoltre pochi geni che codificano per diverse proteine, a seconda dello splicing chela seq di ac nucl subisce abbiamo una o l’altra proteina; poi non hanno introni cioe sequenze non codificanti e le proteine sono polifunzionali, cioè una adempie a più funzioni, inoltre codificano da entrambe le catene, non importa che sia a polarità + o – anche perche oltre a tradurre il patrimonio genetico questo va copiato molte volte nell ospite
  • no enzimi per energia metabolismo inesistente, solo alcuni per replicazione
  • no sistema di sintesi proteica
  • d: 10-400 nm Da est a interno hanno:
  • core= acido nucleico + proteine per compattarlo e stabilizzarlo
  • capside= formato da capsomeri= proteine= libera il dna quando contatto cellula -involucro esterno= 2xfosfolipidico solo in virus rivestiti
  • recettore virale/antirecettore= su capside o inv est in base a virus= chiave specifica per c= glicoproteina -matrice= fitta trama di proteine per funzione meccanica e di difesa virus rivestiti entrano in cellula per fusione, poiché pr di matrice con funzione meccanica tirano cellula a se e rilasciati dalla cellula senza che questa (esocitosi, in particolare gemmazione) quindi più persistenti, ma più labili a detergenti ecc per inv est e possono dare anche infezioni sistemiche; virus nudi entrano per endocitosi, ma escono per lisi cellula che muore più resistenti ma non persistenti. Nella maggior parte dei casi danno infezioni locali.
  • forma icosaedrica: perché più simile a sfera che è quella in cui c’è maggior densità con minor spazio occupato, ma sarebbe difficile da fare ha 20 facce di triangoli fatti da proteine uguali i cui vertici sono collegati da proteine diverse dalle prime; forma elicoidale: genoma arrotolato a spirale su cui si inseriscono vari capsomeri

CLASSIFICAZIONE -viridae indica la famiglia; -virinae indica la sottofamiglia Il nome da: particolare proprietà, alterazioni cellulari che subiscono le cellule ospite (virus sinciziale respiratorio formazione sincizi), sito di isolamento (virus intestinale). Questo però confonde perché ad es. herpes virus e epatite virus sono tanti e diversi tra loro.

CICLO REPLICATIVO (6/7 tappe) Fase precoce

  • assorbimento: N.B. se il virus è rivestito quasi sempre in questa fase perde inv est attacco del recettore virale ad una specifica glicoproteina cellulare, usata questa perché il sist imm riconosce difficilmente proteine glicosilate: strategia del virus. Si ha selettività, perché ogni virus ha un proprio recettore, cioè di solito infetta un particolare tipo di cellula, ma a volte lo stesso virus ha più cellule bersaglio (es. herpes virus hanno 5 recettori) e a volte la stessa cellula è infettata da più virus. Inoltre un altro meccanismo di difesa del virus è dato dal fatto che la serratura presente nell ospite sia usata anche per altri scopi, ad es HIV usa CD4 che serve a lifociti T helper di essere riconosciuti e svolgere propria funzione; oppure quello di avere la chiave in invaginazioni profonde (canyon) e scorrono per adesine su cellula che poi si incunea quando incontra il recettore; oppure HIV che ha due proteine: una che fonde le due membrane e una che è la vera e propria chiave che viene tirata fuori solo nel momento opportuno; oppure si modifica il guscio esterno del recettore. Tra queste serrature abbiamo Ig, recettori associati alla membrana, canali e trasportatori trans membrana. Però la fase di assorbimento è fondamentale immunologicamebte perché si può intervenire con anticopri neutralizzanti che oltre a indurre risposta immunitaria neutralizzano il virus. -penetrazione: 1)virus con involucro: per fusione: i due recettori interagiscono (inv est e m plasm) e la proteina si ripiega per avvicinare due cellule e fondersi subito; 2)virus nudi: legame col recettore, invaginazione membrana, formazione vescicola che poi va in citoplasma; 3)meccanismi intermedi: virus influenzali (rivestito) fa prima endocitosi e poi fusione con la membrana della vescicola endocitotica; inoltre prima di interagire con la serratura, questa deve esser tagliata da un’altra particella virale. L’unico caso in cui non si ha riconoscimento recettori è fagocitosi del virus che è eliminato e non infetta. -replicazione: di solito i virus a DNA replicano nel nucleo e quelli a RNA in citoplasma, ma ci sono alcune eccezioni, come il virus influenzale che pur essendo a RNA replica nel nucleo, oppure il virus dell’HIV che durante la replicazione trasforma RNA in DNA nel citolplasma e poi viene trasportato a livello nucleare. 1)espressione dei geni non casuale ne contestuale per tutti i geni, infatti vi è una cadenza temporale specifica e in questa fase delle proteine regolatorie prodotte nelle prime fasi del ciclo bloccano i sistemi di difesa cellulare; 2) fase

intermedia: vengono espressi geni tardivi per costituenti strutturali; 3) produzione di proteine strutturali e regolatorie e copie del genoma che si dovranno trovare in uno specifico punto. !!! se vi è un enzima necessario al virus che è nella cellula, questo lo usa, altrimenti può impacchettarlo prima di entrare nella successiva per averlo già pronto oppure sintetizzarlo al momento necessario. fase tardiva: - produzione di costituenti (V. SOPRA)

  • assemblaggio: è un processo molto rapido e porta alla formazione di una struttura grezza che dovrà essere modificata in seguito, avviene in modo più o meno automatico, le componenti si portano nella zona in cui avverrà, i capsidi si organizzano molto velocemente, ma quando sono quasi completi il processo subisce un rallentamento poiché si va ad insierire l’acido nucleico; prima che questo entri nel capside delle endonucleasi riconoscono il sito dinizio e di fine del dna/rna e tagliano nel punto preciso, la fine sarà usata per dotare un altro capside del genoma. Una volta inglobato l ac nucl questo circolarizza e delle polimerasi si avvolgono attorno all’anello di ac nucleico per andare a formare i concata meri=unità ripetute. -uscita dalla cellula: 1) virus nudi lisano e uccidono la cellula; 2) virus con involucro escono per gemmazione, per cui si forma una estroflessione data dall’accumulo sulla m cellulare dei costituenti della particella virale, che viene spinta verso l’esterno e poi si stacca dalla cellula ospite. !!!! herpes virus gemma a livello di m nucleare perché ha replicazione esclusivamente nucleare. Inoltre indipendentemente dal tipo di virus viene inserito all’esterno l’antirecettore.
  • maturazione: è un processo fondamentale per la virulenza del virus, in quanto senza di esso questo non sarebbe infettivo. Avviene all’esterno della cellula, in quanto questa azione viene vista come estranea ed attiverebbe il sistema immunitario. Sono coinvolte delle proteasi che tagliano determinati elementi per far sì che il virus assuma la propria conformazione finale, dunque questa fase è bersaglio di molti fasrmaci, che inibendo le proteasi non permettono al virus di esercitare infezione.

VIRUS A DNA Replicano a livello nucleare, ma il dna deve essere a doppio filamento, quindi:

- se è gia a doppia catena: trascritto immediatamente da RNApol cell che dà DNA pol virale che poi produrrà copie virali con V di sintesi elevata; - se è a singola catena: si ha la sintesi del 2* fil nelle prime fasi di replicazione (quando il capside si sta disassemblando) da parte di DNApol che il virus ha con sé e poi dopo avviene produzione mRNA LA trascrizione dei geni è sequenziale regolata dal virus: prima sono espressi RNAprecoci che cosificano per proteine utili a replicazione (non si trovano in particella finale) che ad es neutralizzano difesa cellule processo a feedback negativo : una volta che questi geni sono espressi, è prodotto il trascritto, portato nel citoplasma e sintetizzata la proteina, queste tornano al nucleo e spengono i geni che le codificano. Poi si ha la produzione a cascata di tutte le altre proteine, es. DNApol e solo alla fine si ha espressione geni tardivi che codificano per proteine strutturali particella.

VIRUS A RNA La replicazione avviene a livello citoplasmatico ed è molto più rapida. Sono a doppio o singolo fil, + o- ma per espressione geni si deve avere ssRNA + = mRNA. 1) + = subito tradotto in unica poliproteina e tagliata quando viene prodotta proteasi virale. Anche RNApol RNAdipend è prodotta così e questa usa genoma + per produrre – usato per fare tanti rna+, che poi sono incorporati in particelle virali; 2) - = non può essere immediatamente trascritto; dovrà prima sintetizzare filamenti + per Rna polimerasi-rna dipe che per forza di cosa il virus porterà con sé a livello capsidico. A partire dall’ Rna+ sintetizzato si avrà la sintesi di molte copie di Rna– che va nelle particelle virali in costruzione. 3) A doppio filamento: porterà con sé una Rna polimerasi-rna dip producendo mRna (+) ed inizia la traduzione proteica. 4) Retrovirus: sono virus ad Rna a polarità + a singolo fil che tuttavia non verranno subito tradotti ma convertiti per opera di una trascrittasi inversa, che il virus porta con sé, in Dna a doppia catena che entrerà nel nucleo e potrà essere integrato nel genoma cellulare grazie ad un’integrasi che il virus porta con sé. poi, il genoma virale potrà essere trascritto da Rna pol cell in tanti mRna da trascrivere. Tra questi Rna + ci saranno anche copie destinate ad essere incorporate nelle particelle virali in costruzione. Nel virus epatite B si ha DNA circolare parzialm bi catenario : 70% doppia catena, 30% singola la singola è completata da DNApol virale, si produce DNA circolare doppio che va nel nucleo con DNApol virale (funz di trascrittasi inv) ed è trascritto in mRNA da RNApol cell, uno di questi (+) va a produrre prima un fil- e poi uno+ interrotto perché è bi catenario.

Infezione virale.

Distinguiamo fondamentalmente tre tipi di infezione virale:

1) acuti: hanno efficienza di sviluppo tumori del 100%, poiché hanno incorporato un oncogene cellulare, poi rimaneggiato, a discapito però di una porzione genetica che risulterà mutata, difettiva o mancante e perciò saranno difettivi (non in grado di replicare). Hanno 2 forti promotori LTR (a monte e a valle) che comprendono tre principali geni retro virali: gag (sintesi capside), pol (codifica per enzimi per replicazione virale), env (codificano per proteine involucro) LTR monte ----- gene1 ----- gene 2 ----- gene3 ------ LTR valle. Normalmente replicaizone e trasmissione mRNA avviene in regione U5’ per RNApol cell e trascrive tutto il genoma fino a LTRarresto. Il genoma virale una volta retrotrascritto viene circolarizzato , accoppiato al dna cellulare e attraverso un operazione di taglio e cucitura viene integrato. INTEGRAZIONE DEL GENOMA VIRALE IN CELLULA: Nel primo meccanismo accade che durante il taglio e la cucitura del genoma virale in quello cellulare venga perso l’LTR a valle insieme ad una porzione genica più o meno grande; quindi la trascrizione continuerà finchè la rna pol non troverà la sequenza di stop del gene a valle (altro LTR) generando un trascritto ibrido costituito da genoma virale difettivo e da un gene cell che avrà riarrangiamenti prima di andare in pt virale. Nel secondo meccanismo accade che, malgrado il genoma virale venga correttamente integrato, per qualche ragione l’LTR a valle non viene letto e la trascrizione continua fino alla sequenza di stop del gene cellulare a valle. Si ottiene un genoma retro virale con LTR a valle e a monte e con una pt più o meno equivalente di genoma cellulare. Questo meccanismo è utilizzato anche dai virus trasfromanti cronici. Una volta trascritto il genoma ibrido, mediante processi di riarrangiamento si determinerà comunque la perdita di una porzione di genoma virale rendendolo così difettivo. Questo riarrangiamento è necessario perché altrimenti il genoma ibrido sarebbe troppo grande per essere contenuto all’interno di un capside. Nel caso in cui questo gene cellulare sia un protoncogene si sarà generato un virus trasformante acuto che potrà infettare altre cellule. Infatti pur essendo questo retrovirus difettivo potrà completare il proprio ciclo replicativo servendosi per complementazione di geni appartenenti a retrovirus endogeni (non più infetti) di cui il nostro genoma sembra essere disposto per circa il 10%. L’unico virus trasformante acuto non difettivo di cui siamo a conoscenza è il virus del Sarcoma di Rous. trasformante poiché ha con sé l’oncogene Sarc (da sarcoma) , a valle del LTR, però questa sequenza è stata inserita senza delezioni di altri geni, infatti il suo genoma è maggiore di altri virali: 10 nm.

  1. cronici o lenti: non sono virus difettivi e sono in grado di infettare ad ogni replicazione indipendentemente dalla complementazione. Il motivo per cui esplicano la loro funzione trasformante è da ricercarsi nel fatto che, essendo il proprio LTR un promotore estremamente forte, possa determinare la trascrizione anche dei geni a valle o perché non viene visto l’LTR a valle oppure perché l’LTR a valle si fa promotore del gene cellulare a valle. La probabilità che il gene cellulare a valle dell’LTR sia un protoncogene non è molto alta perciò saranno necessarie milioni di replicazioni prima che possa verificarsi trasformazione tumorale. E’ però in grado di influenzare geni anche a 2/3mila basi a monte o valle del sito d’integrazione. INTEGRAZIONE VIRUS CRONICAMENTE TRASFORMANTI: Nonostante si integrino in modo del tutto casuale nel genoma cellulare (una volta inseriti nel genoma cellulare non è richiesta omologia di sequenza), hanno una predilezione nell’integrarsi in regioni trascrizionalmente attive in quanto trattasi di eucromatina, più lassa e quindi più facilmente accesibile, e in regioni vicine ai punti di accesso dalla membrana nucleare chiamate HOT SPOTS. Poi, ad es. il virus aviaria, posiziona il suo oncogene C myc tra due esoni. In ogni punto in cui si integrano inducono espressione dei geni circostanti in modo amplificato.

Non tutti i retrovirus hanno capacità trasformanti, ad esempio i lentivirus come HIV non possedendo LTR

forti non riescono ad interferire con la replicazione dei geni cellulari per cui non possono attivarne la

replicazione. Al contrario, hanno la necessità di integrarsi in regioni distanti dai promotori cellulari che

risultano più forti del loro LTR. Soltanto con la produzione della proteina tat il promotore dell’HIV verrà

potenziato dell’ordine di qualche logaritmo. Il virus dell’ HIV in quanto tale non può avere effetto

trasformante o almeno non direttamente; infatti, indirettamente potrà causare lo sviluppo di forme tumorali a

causa dell’abbassamento delle difese immunitaria che genera.

Un virus particolare che può causare trasformazione tumorale pur essendo un lentivirus è l’ HTLV , sia il

genotipo 1 che il genotipo 2. Questo è il virus della leucemia a cellule T e può causare trasformazione in

quanto la proteina tax avente lo stesso ruolo svolto da tat nell’HIV è una proteina transattivante che

promuove la trascrizione anche dell’IL-2 e del suo recettore, promuovendo la proliferazione linfocitaria.

Virus trasformanti a Dna

Non sono molti ma infettano una larga fetta della popolazione. I più diffusi sono il papilloma virus, il virus

dell’epatite B ed Epstein-barr. Il meccanismo con cui inducono trasformazione nella cellula è più che altro

un incidente di percorso ed è per questo che non si può parlare di azione trasformante diretta. Questi virus

infatti non attivano i protoncogeni in oncogeni, bensì agiscono a livello degli oncosoppressori annullando i

meccanismi con cui la cellula va in apoptosi. Questo meccanismo viene espletato dai fattori codificati dai

geni precoci di questi virus, una volta che hanno infettato la cellula, con il fine di impedire che la cellula

possa difendersi dall’infezione intraprendendo la via apoptotica. Generalmente questa condizione non genera

alcun rischio per quanto concerne la trasformazione tumorale in quanto la cellula andrà in contro a lisi per il

rilascio del virus. Tuttavia capita che il virus subisca una mutazione per cui non possa più replicare causando

la lisi cellulare e in questo modo la cellula con gli oncosoppressori bloccati continuerà a vivere potendo

potenzialmente iniziare a raccogliere mutazioni su mutazioni senza poter andare in apoptosi. È questo il

motivo per cui si determina trasformazione.

I meccanismi con cui questi virus bloccano l’oncosoppressione cellulare prevedono essenzialmente la

produzione di proteine che legano proteine oncosoppressorie come p53 o RBp causandone:

-ubiquitinizzazione e degradazione

-inibizione

-degradazione diretta